沥青病害处理方案

1引言近年来，随着国家对公路建设投资力度的加大，我国的公路工程建设十分迅速。但是，随着公路的建成并投入运营，沥青路面早期病害现象也越来越引起业内人士的普遍关注。沥青路面早期病害的现象有：裂缝、坑槽、车辙、推移、泛油等，这些病害极具普遍性和严重性，对新建公路的正常使用形成了严重的威胁。造成沥青路面病害的因素很多，但综合起来主要有路面结构设计问题、现场施工质量控制、投入运营后超载车辆管理不严等几个方面。本文就结合实践经验对上述成因进行分析，介绍几类具体常见病害，并总结相应的预防措施和维修措施。21、沥青路面病害的成因分析1.1路面结构设计问题1.1.1沥青面层结构选用以及混合料类型的选择沥青面层结构选用以及混合料类型的选择是个很关键的问题，根据沥青路面设计规范，沥青面层除应满足车辆的使用要求外，还应满足雨水不渗等要求，宜选用粒径较小，空隙也小的级配混合料，尽量采用小粒径沥青砼，以提高沥青路面面层的防渗性。对于选用中粗粒砼或开级配或半开级配沥青碎石的沥青路面，必须在沥青面层下设下封层，防止雨水渗入。路面厚度设计的依据是设计年限内的累计当量轴次，设计单位为了计算方便，一般将设计公路的交通量划分为一定车型的标准交通量与另一定型的非标准车交通量，然后将确定车型的非标准车的轴次，换算成标准车轴载的当量轴次，最后用设计年限内的当量轴次，计算路面设计弯沉及结构厚度。经过大量的观察认为：在非标准车向标准车轴载换算过程中，实际上不管是按标准车的轴载还是非标准车的轴载，尤其是非标准车的轴载，车辆的实际轴载远大于设计轴载（货运车辆绝大多数为超载运输），而由当量轴次的计算公式知，当量轴次与轴载比的4.35次方成正比例。由此得知设计路面实际承受的当量轴次远远大于作为其设计依据的设计年限内的累计当量轴次。即现阶段新建路面早期破坏情况较多的症结之一所在——公路在短期内（如1-2年）已达到设计年限内的累计当量轴次。1.1.2沥青混合料配合比设计沥青混合料配合比设计也是关键问题，沥青混合料配合比设计按规范要求应经过四个阶段，即目标配合比设计阶段，生产配合比设计阶段，生产配合比验证阶段和试拌试铺阶段，各阶段要达到的目的都有明确的要求。在施工时，有的单位压缩两至三个阶段，有的干脆凭经验进行施工，因此，从理论和实践来讲存在较大的偏差，从而导致沥青混合料内在质量存在先天不足，另一方面由于目前国家现状所致，公路建设工期较短加上标价偏低，碎石料场不规范，大多地材都由个体企业承担，料场分散，设备落后，材料的均质性，稳定性均有较大的差别，虽然大部分单位在开工前都取样做了筛分分析符合要求，在施工过程中也检测并予调整配合比，但由于变化大，差异性大不可能做到十分3准确，油石比级配都在变化，这是导致路面出现一些常见病害的原因之一。1.2现场施工质量控制问题1.2.1对原材料检验不严对沥青混合料的配合比控制不够，特别是矿粉和沥青用量不准，使沥青路面早期出现推拥、油包、松散、露骨、坑槽等；施工机械设备陈旧、不配套，使混合料的配合比计量、拌和均匀性、压实度、平整度等受到很大影响；沥青混合料拌合温度的控制，从规范角度控制比较严格对石油沥青拌合出厂温度要求在120～165℃，而实际上有些施工单位在拌合温度控制方面不是那么严格，时高时低很不稳定，有的沥青砼拉到工地量测将近180℃，而有时不足110℃，温度过高可能导致沥青变质，没有粘性使沥青混合料松散，温度过低，沥青混合料拌合不匀，影响级配；碾压温度过高，造成温度过高的原因有两种情况：一是沥青混合料出厂温度超过规范规定的上限值；二是沥青混合料出厂温度虽然在规定的范围内，但接近高限，如果运距较短，摊铺碾压又很及时，就会使碾压温度超过规范高限。如果碾压温度过高，混合料就压不实，就会出现推移，发生微裂。落后的摊铺机对路面影响也较大，纵横接缝处理问题也较多，特别是碾压受到限制，不容易控制在规范要求的碾压温度内完成全部碾压工序，沥青混合料压实度难以达到。1.2.2施工过程中的路面污染当前许多公路投标项目划分太细，路基挢涵、路面、交通工程都严重影响平整度，在同一路段上施工单位较多，加上工期较紧，平行作业，相互影响，如在高速公路中沥青混合料摊铺底面层中面层时，路基施工单位要刷边坡，挖边沟，其他路段的车辆也通行,导致路面污染严重,从而使路面上层铺设，层与层之间的粘结受到影响，特别是当沥青面层较薄时，在车辆高速行驶荷载作用下，沥青路面产生脱落，推拥、扭曲裂缝，我们经常见的桥面铺装被拉开、拉裂就是这方面原因所致。此外，路面铺设完后其他作业工序的机械，包括交通工程,中央分隔带,路基填土,有些机械在上面停留漏柴油使路面污染,严重的地方,造成路面局部松散、剥落。1.2.3基层施工基层是承担面层传递的车辆荷载的主要承重层，基层的强度及稳定直接关系面层的强度和稳定性。基层施工的主要问题：基层、底基层、路面表面清除不干净。在铺筑上一结构层前，若路面结构层及路基表面的浮土、浮灰、浮砂清除不干净，在雨水作用下，4浮层细料变软被行车挤压造成的高压水流冲刷成浆，进而波及到沥青面层表面；基层松铺系数（或基层标高）控制不严而导致的二次补加层，因二次补加层与下层基层无法紧密连接，自身厚度又较小，因而极易松散，进而引起沥青层的网裂、松散、坑槽等破坏；部分基层压实度不足的问题，在最大干密度确定的情况下，基层的压实度与混合料中粗、细集料的比例特别是粗粒料的含量密切相关，当粗粒含量很大时，即使压实度超过100%，并不表示该基层已经密实。因此，要适当增大碾压吨位、增加碾压遍数，确保基层到规定压实密度。1.3投入运营后超载车辆管理不严目前，柔性路面国家设计规范仍然采用弯沉值控制，使用年限采用累计折合成标准荷载次数作为控制指标，而对重型车，特别是超重型车辆对路面结构强度的影响却没有过多过细的理论保证，规范中的折算系数并没有考虑路面承载极限能力，比如一个正常的搬运工他一趟能搬起一包水泥，那么他把一车水泥搬完是不会有问题。但是如果一趟让他搬起三包，那么恐怕会将身体压垮，身体一旦严重受伤，那么肯定他连一包水泥都搬不起。对于道路而言也应该是同样的道理，一旦超出极限荷载的行驶将导致路面结构严重损伤，促使路面开裂、推拥，甚至局部下陷，导致路面破坏。严格控制超载车辆，公路管理部门应该按照《公路法》及交通部《超限运输车辆行驶公路规定》的要求对超载车辆进行强制卸载。而目前高等级路面上或其它等级的公路上，超重型车辆，特重型车辆随处可见，因此对沥青路面的损害是非常大的。52、沥青路面常见病害的类型及成因2.1裂缝裂缝病害有纵向裂缝，横向裂缝和网裂三种形式。2.1.1纵向裂缝纵向裂缝一般有两种：一种主要发生在紧急停车带或路肩部位,其形状是沿路肩边缘向内逐步扩大,呈月牙形，这种裂缝容易使路基发生滑移，危险性很大；另一种是发生在行车道部位,多为纵向条带状，裂缝两端未延伸到路堤边缘。近年来，由于交通量和大量超载车的剧增，现有公路已无法满足经济发展和快速便利的交通运输需求，许多公路都进行了拓宽改造，建成使用后有许多地段在老路部分发生了纵向开裂现象。导致老路拓宽改建工程路面出现纵向开裂的原理是：新老路基底部土因荷载的增加发生沉降时，原路基底部地基土的沉降已基本固结沉降到位，并且所增加的荷载远小于新拓宽部分，其沉降也小于新拓宽部分地基的沉降。当新老路基长期处于荷载作用下时，新老路结合处会产生错台，因而反射到路面面层出现纵向裂缝。实践证明，纵向裂缝形成的主要原因有以下三个方面(1)地基原因：有些路段地基土天然含水量较高,在设计及施工时未做处理,在高填土后,由于地基承载能力的差别出现不均匀沉降,造成路面纵向开裂。(2)路基施工原因：一是老路拓宽施工时，新老路基基底未处理好，施工质量差，施工工艺落后，施工后由于不均匀沉降产生错台；二是土基施工时天气干燥,局部路堤填料土块粉碎不足,路基压实不均匀；三是遇到暗埋式构造处因构造物长度限制，路基边缘不能超宽碾压，致使路基边缘压实度不够，都会造成纵向裂缝。(3)基层施工原因：混合料摊铺时纵向施工搭接质量不好,造成纵向裂缝。(4)水的渗透破坏：中央分隔带、路表、边坡等渗水,使局部路基受水浸泡后承载力值降低，在动静荷载的作用下，路基滑动产生裂缝；另外路基填料若为弱膨胀土，施工中未做处理，渗水后含水量变化，也会导致裂缝产生。6图2.1纵向裂缝2.1.2横向裂缝横向裂缝是与路面中线近于垂直的裂缝,裂缝起初大多出现于路面两侧的硬路肩,逐渐发展而贯通全路幅。贯通裂缝沿路面大致呈均匀分布。横向裂缝通常不是由于荷载作用引起的,其成因主要有三个：(1)材料收缩引起横向裂缝：一方面在基层成型过程中,因基层材料失水收缩而形成规则的横向裂缝，另一方面基层材料因温度骤降而发生低温收缩开裂。这两种收缩变形使面层底面承受拉力,当拉力超过沥青面层的抗拉强度时就使沥青面层底部拉裂,并随着温湿的循环变化及行车荷载的反复作用而导致沥青面层低面裂缝。(2)沥青及混凝土的温缩引起的裂缝：因沥青是一种对温度变化比较敏感的粘弹性材料,温度下降时,沥青混合料逐渐变硬变脆,并发生收缩变形.当收缩拉应力超过沥青混凝土的抗拉强度时,沥青路面表面就会被拉裂,并逐步向下发展,形成上宽下窄的横向裂缝，这种温缩裂缝在北方温差较大地区初冬一般宽度为3～5mm,到严冬可加宽到10mm,最宽达到20mm,而到春季则又缩回。(3)差异沉降引起的横向裂缝：在软土地基与非软土地基交界处、软土地基处理方法变化处或构造物台背与路段交接处,因地基或路基与构造物差异沉降导致基层开裂,并反射到沥青面层,形成横向裂缝。因为温度变化引起的沥青面层本身收缩是造成横向裂缝的重要原因，所以自由沥青含量越多裂缝越多，选用符合重交通道路石油沥青技术要求的沥青,控制沥青用量,精选矿料,准确组成级配,或使用纤维等添加剂,均可有效减少裂缝。另外还应设计合理的路面7结构并且精心施工。图2.2横向裂缝2.1.3网裂网裂是相互交错的疲劳裂缝,形成一系列多边形小块组成的网状开裂,它的初始形态是沿轮迹带出现单条或多条平行的纵缝,而后纵缝间出现横向和斜向连接缝,形成缝网。网裂主要是由于路面的整体强度不足而引起的。一个原因可能是路面结构设计不合理,路基路面压实度不足,路面材料配合不当或未拌和均匀等使沥青与石料粘结性差；另一个原因可能是由于路面出现横向或纵向裂缝后未及时封填,致使水分渗入下层,使基层表面被泡软，在汽车荷载反复作用下，粉浆通过面层裂缝及空隙被压到表面产生唧浆,基层表面被逐步淘空,产生网裂。另外，沥青老化和汽车严重超载，使基层产生疲劳破坏也是导致沥青面层形成网裂的重要原因。图2.3网裂82.2坑槽坑槽的形成可归结为水损害和油损害两个主要方面。1、水损害形成坑槽是沥青路面早期破坏的最常见的现象之一。在开始阶段,雨水由沥青路面大空隙或破损处渗入,停留在基层表面上,在行车荷载反复作用下动水冲刷半刚性基层的细料并逐渐形成灰浆,使沥青面层与基层脱开,灰浆被行车荷载挤压,通过面层裂缝或面层混合料中的空隙唧到表面。在产生唧浆的位置,沥青面层产生网裂,接着一些碎裂的小块面层或基层材料被车轮带走,而逐步形成坑洞,并不断的扩大，最后形成坑槽。2.车辆修理或机动车用油渗入路面,污染使沥青混合料松散,经行车碾压逐步形成坑槽。预防坑槽损害，首先要选用粘附性和抗老化性强的沥青,恰当采用集料,合理设计混合料级配；其次要严格控制混合料的出厂、摊铺、碾压及终了温度，确保压实度达到规范要求，确保沥青面层的厚度和平整度；再次要确保路表排水畅通,以预防为主,对裂缝、小面积松散、沉陷等作用及时科学的维修,避免其迅速发展为坑槽。图2.4坑槽2.3车辙和推移车辙是在行车荷载重复作用下,路面产生永久性变形积累形成的带状凹槽。车辙和推移降低了路面平整度，当车辙达到一定深度时,由于辙槽内积水,极易发生汽车飘滑而导致交通事故。车辙和推移形成的主要原因如下:1、行车荷载的影响：车辆按规定正常在行车道行驶,使得高速公路的交通渠化现象非常突出,随着车辆荷载作用次数增加,行车道车辆轮迹处进一步压实并逐渐形成不同程9度的车槽。2、基层施工质量差：因基层的厚度不足